CN111882180A - 一种基于owa算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法。该方法包括获取输电线路冰风灾害的致灾因子；对致灾因子指标的影响程度进行评定，对应给出各致灾因子指标的决策数据集；对每一个决策数据集从大到小排序并编号，计算每一个决策数据集中各赋权向量；计算各致灾因子指标的绝对权重值；计算各致灾因子指标的相对权重值；计算出各致灾因子指标的单项总分值；对各致灾因子指标的单项总分值进行实际评分，得到各致灾因子指标实际分值；计算得出输电线路抗冰风能力状态评估总分。该方法能够提高对输电线路抗冰风能力状态评估的准确性，能对不同线路进行分级预警并指导灾害防治，达到防灾减灾的目的以减少电网的经济损失。

Description

一种基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法

技术领域

本发明涉及输电线路冰风灾害评估的技术领域，具体地指一种基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法。

技术背景

输电线路冰风灾害是引起电网事故的主要自然灾害之一，一旦发生可造成巨大社会经济损失。随着电网建设规模不断扩大，越来越多的输电线路走廊出现在覆冰及风灾易发的丘陵和山区。而伴随着环流异常及气候变化的影响，输电线路面对即将发生的冰风灾害经常无法准确的做出预警，在此条件下，一种客观准确的对输电线路抵抗冰风能力进行评估在对冰风灾害预测上显得尤为重要。

当前关于输电线路抗冰风能力的评估方法多为赋权方法，如熵值法、层次分析法等，但是其均为基于赋权数据的直接运算处理，这导致了因评价者主观因素而给出的偏离客观情况的评价数据极端值将会对真实权重产生较大的影响。鉴于此，一种弱化因主观因素给出的极高值和极低值影响，使赋权方法客观合理的评估方法显得十分迫切。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法，该方法能够提高对输电线路抗冰风能力状态评估的客观性和准确性。

为实现此目的，本发明所提供的一种基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法，其特征在于：

根据输电线路冰风灾害致灾因子的分析，获取评价致灾因子的指标；

对致灾因子指标的影响程度进行评定，对应给出各致灾因子指标的决策数据集；

对每一个决策数据集排序并编号，计算每一个决策数据集中各赋权向量；

通过赋权向量对决策数据集加权，得各致灾因子指标的绝对权重值；

对各致灾因子指标的绝对权重值进行归一化处理，计算各致灾因子指标的相对权重值；

根据各致灾因子指标的相对权重值，计算出各致灾因子指标的单项总分值；

对各致灾因子指标的单项总分值进行实际评分计算，得到各致灾因子指标实际分值；

根据各致灾因子指标实际分值计算得出输电线路抗冰风能力状态评估总分。

上述技术方案中，所述致灾因子包括历史故障记录因素、地形因素和设计因素；

所述历史故障记录因素包括历史冰闪跳闸次数C₁、历史断线掉串次数C₂、历史倒塔变形次数C₃；所述地形因素包括风区分布C₄、冰区分布C₅、海拔C₆、是否为微地形微气象区域C₇；所述设计因素包括最大设计覆冰厚度C₈、最大设计风速C₉、杆塔高度C₁₀、导地线悬挂高度C₁₁、是否为大高差C₁₂、是否线路加固C₁₃、是否为不均匀档距C₁₄。

上述技术方案中，所述致灾因子指标的决策数据集分别记为(a₁,a₂,…,a_n)，(b₁,b₂,…,b_n)…(n₁,n₂,…,n_n)，其中a₁,a₂,…,a_n,b₁,b₂,…,b_n,…,n₁,n₂,…,n_n代表n位评价专家对各致灾因子指标十分制下的影响程度评定分值，评定分值的取值范围在区间[0,10]之内，取值越大表示该指标对输电线路抗冰风灾害的影响程度越大。

上述技术方案中，所述决策数据集从大到小排序并编号的方法具体为：对每一个决策数据集(a₁,a₂,…,a_n)，(b₁,b₂,…,b_n)…(n₁,n₂,…,n_n)从大到小排序并从0开始编号至n-1，得到(A₀,A₁,…,A_n-1)，(B₀,B₁,…,B_n-1)…(N₀,N₁,…,N_n-1)，式中，A₀≥A₁≥A₂≥…≥A_n-1，B₀≥B₁≥B₂≥…≥B_n-1，…，N₀≥N₁≥N₂≥…≥N_n-1。

上述技术方案中，所述决策数据集的各赋权向量记为

由下列公式计算而得：

式中：n为评价专家的数量；j为0到n-1的整数。

上述技术方案中，所述致灾因子指标的绝对权重值包括历史冰闪跳闸次数μ₁、历史断线掉串次数μ₂、历史倒塔变形次数μ₃、风区分布μ₄、冰区分布μ₅、海拔μ₆、是否为微地形微气象区域μ₇、最大设计覆冰厚度μ₈、最大设计风速μ₉、杆塔高度μ₁₀、导地线悬挂高度μ₁₁、是否为大高差μ₁₂、是否线路加固μ₁₃、是否为不均匀档距μ₁₄，由下列公式计算而得：

式中：

为赋权向量值，A_j,B_j,…,N_j为各致灾因子指标评价专家决策数据集内评定的影响程度值，j为0到n-1的整数。

上述技术方案中，所述致灾因子指标的相对权重值包括历史冰闪跳闸次数ω₁、历史断线掉串次数ω₂、历史倒塔变形次数ω₃、风区分布ω₄、冰区分布ω₅、海拔ω₆、是否为微地形微气象区域ω₇、最大设计覆冰厚度ω₈、最大设计风速ω₉、杆塔高度ω₁₀、导地线悬挂高度ω₁₁、是否为大高差ω₁₂、是否线路加固ω₁₃、是否为不均匀档距ω₁₄，由下列公式计算而得：

其中j＝1,2,…,14

式中：μ_j为各致灾因子指标的相对权重；

为14个致灾因子指标的相对权重之和。

上述技术方案中，所述致灾因子指标的单项总分值由如下方法计算而得：设定该输电线路抗冰风能力状态评价总分为100分，历史冰闪跳闸次数单项总分m₁＝100ω₁、历史断线掉串次数单项总分m₂＝100ω₂、历史倒塔变形次数单项总分m₃＝100ω₃、风区分布单项总分m₄＝100ω₄、冰区分布单项总分m₅＝100ω₅、海拔单项总分m₆＝100ω₆、是否为微地形微气象区域单项总分m₇＝100ω₇、最大设计覆冰厚度单项总分m₈＝100ω₈、最大设计风速单项总分m₉＝100ω₉、杆塔高度单项总分m₁₀＝100ω₁₀、导地线悬挂高度单项总分m₁₁＝100ω₁₁、是否为大高差单项总分m₁₂＝100ω₁₂、是否线路加固单项总分m₁₃＝100ω₁₃、是否为不均匀档距单项总分m₁₄＝100ω₁₄。

上述技术方案中，所述致灾因子指标实际分值根据输电线路设计规范及冰风灾害致灾因子分析所得出的输电线路抗冰风能力状态评价规则进行实际评分计算，所述致灾因子指标实际分值记为历史冰闪跳闸次数得分k₁、历史断线掉串次数得分k₂、历史倒塔变形次数得分k₃、风区分布得分k₄、冰区分布得分k₅、海拔得分k₆、是否为微地形微气象区域得分k₇、最大设计覆冰厚度得分k₈、最大设计风速得分k₉、杆塔高度得分k₁₀、导地线悬挂高度得分k₁₁、是否为大高差得分k₁₂、是否线路加固得分k₁₃、是否为不均匀档距得分k₁₄。

上述技术方案中，所述输电线路抗冰风能力状态评估总分由如下方法计算而得：

式中：K为输电线路抗冰风能力状态评估总分；k_i为各致灾因子指标单项实际得分，i为1到14的整数。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法基于输电线路冰风灾害传统物理机理构建输电线路抗冰风能力状态评价体系，运用OWA算子赋权对冰风灾害致灾因子的权重进行计算，从而对输电线路抵抗冰风灾害的能力进行评估，在权重集结的过程中，通过将因主观因素给出的极高值和极低值都分配到影响度较小的位置，从而削弱其对权重值的影响，使得这种评估方法比较客观合理，以此提高对输电线路抗冰风能力状态评估的准确性，评价结果能有效反应输电线路抗冰风灾害能力的强弱，在同等强度的气象条件下，能对不同线路进行分级预警并指导灾害防治，达到防灾减灾的目的以减少电网的经济损失。

附图说明

图1为本发明的输电线路抗冰风能力状态评价指标体系。

具体实施方式

以下具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

步骤1：根据输电线路冰风灾害致灾因子的分析，获取评价致灾因子指标，建立的涵盖历史故障记录、地形因素、设计因素三个主要因素指标其下属的历史冰闪跳闸次数C₁、历史断线掉串次数C₂、历史倒塔变形次数C₃、风区分布C₄、冰区分布C₅、海拔C₆、是否为微地形微气象区域C₇、最大设计覆冰厚度C₈、最大设计风速C₉、杆塔高度C₁₀、导地线悬挂高度C₁₁、是否为大高差C₁₂、是否线路加固C₁₃、是否为不均匀档距C₁₄这14个要素指标的评价指标体系，如图1所示。

步骤2：获取的n(n>3)位相关评价专家对致灾因子指标历史冰闪跳闸次数C₁、历史断线掉串次数C₂、历史倒塔变形次数C₃、风区分布C₄、冰区分布C₅、海拔C₆、是否为微地形微气象区域C₇、最大设计覆冰厚度C₈、最大设计风速C₉、杆塔高度C₁₀、导地线悬挂高度C₁₁、是否为大高差C₁₂、是否线路加固C₁₃、是否为不均匀档距C₁₄的影响程度进行评定，如表1所示，对应出各指标的决策数据集(a₁,a₂,…,a_n)，(b₁,b₂,…,b_n)…(n₁,n₂,…,n_n)，其中a₁,a₂,…,a_n,b₁,b₂,…,b_n,…,n₁,n₂,…,n_n代表n位评价专家对各指标十分制下的影响程度评定分值，评定分值的取值范围在区间[0,10]之内，取值越大表示该指标对输电线路抗冰风灾害的影响程度越大。

表1

步骤3：对每一个决策数据集(a₁,a₂,…,a_n)，(b₁,b₂,…,b_n)…(n₁,n₂,…,n_n)从大到小排序并从0编号，得到(A₀,A₁,…,A_n-1)，(B₀,B₁,…,B_n-1)…(N₀,N₁,…,N_n-1)，式中，A₀≥A₁≥A₂≥…≥A_n-1，B₀≥B₁≥B₂≥…≥B_n-1，…，N₀≥N₁≥N₂≥…≥N_n-1。

例：对决策数据集(a₁,a₂,…,a_n)中的数据从大到小并从0开始编号为A₀≥A₁≥A₂≥…A_j≥…A_n-1即得到新的决策数据集(A₀,A₁,…,A_j,…,A_n-1)，数据集内各数据仍为n位评价专家为历史冰闪跳闸次数C₁给出的影响程度评定；

步骤4：由下列公式计算出所有数据集的赋权向量

其中

式中：n为评价专家的数量；j为0到n-1的整数。

步骤5：通过赋权向量

对所有决策数据集加权，得各致灾因子指标的绝对权重值历史冰闪跳闸次数μ₁、历史断线掉串次数μ₂、历史倒塔变形次数μ₃、风区分布μ₄、冰区分布μ₅、海拔μ₆、是否为微地形微气象区域μ₇、最大设计覆冰厚度μ₈、最大设计风速μ₉、杆塔高度μ₁₀、导地线悬挂高度μ₁₁、是否为大高差μ₁₂、是否线路加固μ₁₃、是否为不均匀档距μ₁₄：

式中：

为赋权向量值，A_j,B_j,…,N_j为各致灾因子指标评价专家决策数据集内评定的影响程度值，j为0到n-1的整数。

步骤6：对各绝对权重值进行归一化处理，计算各致灾因子指标的相对权重值历史冰闪跳闸次数ω₁、历史断线掉串次数ω₂、历史倒塔变形次数ω₃、风区分布ω₄、冰区分布ω₅、海拔ω₆、是否为微地形微气象区域ω₇、最大设计覆冰厚度ω₈、最大设计风速ω₉、杆塔高度ω₁₀、导地线悬挂高度ω₁₁、是否为大高差ω₁₂、是否线路加固ω₁₃、是否为不均匀档距ω₁₄：

其中j＝1,2,…,14，ω_j取两位有效值。

式中：μ_j为各致灾因子指标的相对权重；

为14个致灾因子指标的相对权重之和。

步骤7：对该输电线路抗冰风能力状态评价总分作100分处理，根据步骤6得出的相对权重，计算出各致灾因子指标C₁-C₁₄的单项总分值，其依次为历史冰闪跳闸次数单项总分m₁＝100ω₁、历史断线掉串次数单项总分m₂＝100ω₂、历史倒塔变形次数单项总分m₃＝100ω₃、风区分布单项总分m₄＝100ω₄、冰区分布单项总分m₅＝100ω₅、海拔单项总分m₆＝100ω₆、是否为微地形微气象区域单项总分m₇＝100ω₇、最大设计覆冰厚度单项总分m₈＝100ω₈、最大设计风速单项总分m₉＝100ω₉、杆塔高度单项总分m₁₀＝100ω₁₀、导地线悬挂高度单项总分m₁₁＝100ω₁₁、是否为大高差单项总分m₁₂＝100ω₁₂、是否线路加固单项总分m₁₃＝100ω₁₃、是否为不均匀档距单项总分m₁₄＝100ω₁₄。

步骤8：根据输电线路设计规范及冰风灾害致灾因子分析所得出的输电线路抗冰风能力状态评价规则(如表2所示)，以此对各致灾因子指标得分进行计算，最终各致灾因子指标实际得分分值依次为历史冰闪跳闸次数得分k₁、历史断线掉串次数得分k₂、历史倒塔变形次数得分k₃、风区分布得分k₄、冰区分布得分k₅、海拔得分k₆、是否为微地形微气象区域得分k₇、最大设计覆冰厚度得分k₈、最大设计风速得分k₉、杆塔高度得分k₁₀、导地线悬挂高度得分k₁₁、是否为大高差得分k₁₂、是否线路加固得分k₁₃、是否为不均匀档距得分k₁₄。

表2

步骤9：根据各致灾因子指标得分得出输电线路抗冰风能力状态评估总分：

式中：K为输电线路抗冰风能力状态评估总分；k_i为各致灾因子指标单项实际得分，i为1到14的整数。

据此可对该线路的抗冰风灾害能力状态进行量化评估。

Claims (10)

1.一种基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法，其特征在于：

根据输电线路冰风灾害致灾因子的分析，获取评价致灾因子的指标；

对致灾因子指标的影响程度进行评定，对应给出各致灾因子指标的决策数据集；

对每一个决策数据集排序并编号，计算每一个决策数据集中各赋权向量；

通过赋权向量对决策数据集加权，得各致灾因子指标的绝对权重值；

对各致灾因子指标的绝对权重值进行归一化处理，计算各致灾因子指标的相对权重值；

根据各致灾因子指标的相对权重值，计算出各致灾因子指标的单项总分值；

对各致灾因子指标的单项总分值进行实际评分计算，得到各致灾因子指标实际分值；

根据各致灾因子指标实际分值计算得出输电线路抗冰风能力状态评估总分。

2.根据权利要求1所述的基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法，其特征在于：所述致灾因子包括历史故障记录因素、地形因素和设计因素；

所述历史故障记录因素包括历史冰闪跳闸次数C₁、历史断线掉串次数C₂、历史倒塔变形次数C₃；所述地形因素包括风区分布C₄、冰区分布C₅、海拔C₆、是否为微地形微气象区域C₇；所述设计因素包括最大设计覆冰厚度C₈、最大设计风速C₉、杆塔高度C₁₀、导地线悬挂高度C₁₁、是否为大高差C₁₂、是否线路加固C₁₃、是否为不均匀档距C₁₄。

3.根据权利要求2所述的基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法，其特征在于：所述致灾因子指标的决策数据集分别记为(a₁,a₂,…,a_n)，(b₁,b₂,…,b_n)…(n₁,n₂,…,n_n)，其中a₁,a₂,…,a_n,b₁,b₂,…,b_n,…,n₁,n₂,…,n_n代表n位评价专家对各致灾因子指标十分制下的影响程度评定分值，评定分值的取值范围在区间[0,10]之内，取值越大表示该指标对输电线路抗冰风灾害的影响程度越大。

4.根据权利要求3所述的基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法，其特征在于：所述决策数据集从大到小排序并编号的方法具体为：对每一个决策数据集(a₁,a₂,…,a_n)，(b₁,b₂,…,b_n)…(n₁,n₂,…,n_n)从大到小排序并从0开始编号至n-1，得到(A₀,A₁,…,A_n-1)，(B₀,B₁,…,B_n-1)…(N₀,N₁,…,N_n-1)，式中，A₀≥A₁≥A₂≥…≥A_n-1，B₀≥B₁≥B₂≥…≥B_n-1，…，N₀≥N₁≥N₂≥…≥N_n-1。

5.根据权利要求4所述的基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法，其特征在于：所述决策数据集的各赋权向量记为

由下列公式计算而得：

式中：n为评价专家的数量；j为0到n-1的整数。

6.根据权利要求5所述的基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法，其特征在于：所述致灾因子指标的绝对权重值包括历史冰闪跳闸次数μ₁、历史断线掉串次数μ₂、历史倒塔变形次数μ₃、风区分布μ₄、冰区分布μ₅、海拔μ₆、是否为微地形微气象区域μ₇、最大设计覆冰厚度μ₈、最大设计风速μ₉、杆塔高度μ₁₀、导地线悬挂高度μ₁₁、是否为大高差μ₁₂、是否线路加固μ₁₃、是否为不均匀档距μ₁₄，由下列公式计算而得：

式中：

为赋权向量值，A_j,B_j,…,N_j为各致灾因子指标评价专家决策数据集内评定的影响程度值，j为0到n-1的整数。

7.根据权利要求6所述的基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法，其特征在于：所述致灾因子指标的相对权重值包括历史冰闪跳闸次数ω₁、历史断线掉串次数ω₂、历史倒塔变形次数ω₃、风区分布ω₄、冰区分布ω₅、海拔ω₆、是否为微地形微气象区域ω₇、最大设计覆冰厚度ω₈、最大设计风速ω₉、杆塔高度ω₁₀、导地线悬挂高度ω₁₁、是否为大高差ω₁₂、是否线路加固ω₁₃、是否为不均匀档距ω₁₄，由下列公式计算而得：

其中j＝1,2,…,14

式中：μ_j为各致灾因子指标的相对权重；

为14个致灾因子指标的相对权重之和。

8.根据权利要求7所述的基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法，其特征在于：所述致灾因子指标的单项总分值由如下方法计算而得：设定该输电线路抗冰风能力状态评价总分为100分，历史冰闪跳闸次数单项总分m₁＝100ω₁、历史断线掉串次数单项总分m₂＝100ω₂、历史倒塔变形次数单项总分m₃＝100ω₃、风区分布单项总分m₄＝100ω₄、冰区分布单项总分m₅＝100ω₅、海拔单项总分m₆＝100ω₆、是否为微地形微气象区域单项总分m₇＝100ω₇、最大设计覆冰厚度单项总分m₈＝100ω₈、最大设计风速单项总分m₉＝100ω₉、杆塔高度单项总分m₁₀＝100ω₁₀、导地线悬挂高度单项总分m₁₁＝100ω₁₁、是否为大高差单项总分m₁₂＝100ω₁₂、是否线路加固单项总分m₁₃＝100ω₁₃、是否为不均匀档距单项总分m₁₄＝100ω₁₄。

9.根据权利要求8所述的基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法，其特征在于：所述致灾因子指标实际分值根据输电线路设计规范及冰风灾害致灾因子分析所得出的输电线路抗冰风能力状态评价规则进行实际评分计算，所述致灾因子指标实际分值记为历史冰闪跳闸次数得分k₁、历史断线掉串次数得分k₂、历史倒塔变形次数得分k₃、风区分布得分k₄、冰区分布得分k₅、海拔得分k₆、是否为微地形微气象区域得分k₇、最大设计覆冰厚度得分k₈、最大设计风速得分k₉、杆塔高度得分k₁₀、导地线悬挂高度得分k₁₁、是否为大高差得分k₁₂、是否线路加固得分k₁₃、是否为不均匀档距得分k₁₄。

10.根据权利要求9所述的基于OWA算子的输电线路抗冰风能力状态评估方法，其特征在于：所述输电线路抗冰风能力状态评估总分由如下方法计算而得：

式中：K为输电线路抗冰风能力状态评估总分；k_i为各致灾因子指标单项实际得分，i为1到14的整数。

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